化工原理课程设计-乙醇-水混合液精馏塔设计(DOC34页)dedj.doc
《化工原理课程设计-乙醇-水混合液精馏塔设计(DOC34页)dedj.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工原理课程设计-乙醇-水混合液精馏塔设计(DOC34页)dedj.doc(45页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.全套论文文化工原理理课程设设计 题目目:乙醇醇-水混合合液精馏馏塔设计计学 院:化化学与材材料工程程学院 专专 业:高高分子材材料与工工程 姓姓 名: 徐光璞璞 学学 号: 102241001433 指指导教师师: 任海波波河南城建建学院 20122年12月25日45化工原原理课课程设计计工艺条条件一、设计计目的和和要求课程设计计是化工原原理课程程教学中中综合性性和实践践性较强强的教学学环节,是是理论系系实际的的桥梁。通过课课程设计计,培养养学生查查阅资料料
2、、选用用公式和和搜索数数据的能能力;熟熟悉工程程设计基基本内容容,掌握握化工单单元操作作设计的的主要程程序及方方法;锻锻炼和提提高学生生综合运运用理论论知识和和技能的的能力、独独立工作作和创新新能力;培养学学生能用用简洁的的文字清清晰的图图表来表表达自己己设计思思想的能能力。二、设计计任务完成精馏馏塔工艺艺设计,运运用最优优化方法法确定最最佳操作作条件;精馏设设备设计计,有关关附属设设备的设设计和选选用;绘绘制带控控制点工工艺流程程图,塔塔板结构构简图和和塔板负负荷性能能图,编编制设计计说明书书;等。三、 设计题目目 题目二二:乙醇-水混合液液精馏塔塔设计四、设计计条件年处理量量:80000吨
3、/年料液浓度度(质量量%):40%料液初温温:30塔顶产品品浓度:94%(质量量分率)塔底乙醇醇含量不不高于0.33%(以质质量计)精馏塔塔塔顶压强强:4kPPa(表压)进料状态态:泡点点进料回流比:自选单板压降降0.7 k ppa冷却水温温度:30设备形式式:筛板板塔饱和水蒸蒸汽压力力:2.55kgff/cmm2(表压) (1kggf/=98.0666kPaa)每年实际际生产天天数:330天,每每天24小时连连续运转转目 录录一设计方方案简介介4二物料流流程说明明4三设计说说明书553.1.气液相相平衡数数据53.2 全塔物料料衡算663.3工工艺条件件及物性性数据计计算63.3.1操作作温
4、度:73.3.2操作作压强773.3.3平均分分子量的的计算883.3.4平均均密度993.3.5混合合液体表表面张力力103.3.6液体体粘度1113.3.7塔的的物性数数据列表表123.4实实际塔板板数的计计算1223.4.1计算算最小回回流比1123.4.2精馏馏塔内汽汽液负荷荷计算1133.4.3操作作线方程程133.4.4逐板板法计算算塔板数数143.4.5塔板板效率1153.4.6计算算实际塔塔板数1153.5塔塔和塔板板主要工工艺尺寸寸计算1153.5.1塔径径的设计计153.5.2塔高高的设计计计算1163.5.3溢流流装置1173.5.4塔板板布置和和筛孔数数目与排排列188
5、3.6流流体力学学验算1193.6.1塔板板压降1193.6.2液面面落差2203.6.3液泛泛验算2203.6.4漏液2113.6.5物沫沫夹带2213.7.塔板负荷荷性能图图213.7.1漏液液线2113.7.2液沫夹带带线2223.7.3液相相负荷下下限线2223.7.4液相相负荷上上限线2223.7.5液泛泛线2223.7.6操作作性能负负荷图223四筛板塔塔设计结结果概要要24五塔附件件设计2255.1接接管管径径计算2555.2换换热器的的计算与与选型2275.3储储槽2885.4泵泵的选型型与计算算29六设计体体会及改改进意见见30七参考文文献311八主要符符号说明明31一、 设
6、计方案案简介乙醇水水体系是是工业上上最常见见的溶剂剂,也是是非常重重要的化化工原料料之一,是是无色、无无毒、无无致癌性性、污染染性和腐腐蚀性小小的液体体混合物物。因其其良好的的理化性性能,因因而被广广泛的应应用于化化工、日化、医药等等行业。近年来,由由于燃料料价格的的上涨,乙乙醇燃料料越来越越有取代代传统燃燃料的趋趋势。长期以来来,乙醇醇多用于于蒸馏法法生产,但但是由于于乙醇水体系系有共沸沸现象,由由于乙醇醇水体系系形成共共沸物,在在常压下下,共沸沸物的组组成为44.433%的水水,955.577%的乙乙醇,共共沸温度度为788.155,此时乙乙醇组成成=0.8944(摩尔分分数,且且此时溶溶
7、液的气气液组成成(平衡衡组成)相相等,这这就无法法用普通通的精馏馏的方法法来将乙乙醇溶液液再浓缩缩,既得得不到纯纯度高于于95.6%的的乙醇。本实验塔塔顶产品品浓度要要求为94%(质量量分率),普普通精馏馏便可以以得到需需要产品品,不用用再进行行吸附分分离提纯纯。二、物料料流程说说明乙醇水溶液液经预热热至泡点点后,用用泵送入入精馏塔塔。塔顶顶上升蒸蒸气采用用全冷凝凝后,部部分回流流,其余余作为塔塔顶产品品经冷却却器冷却却后送至至贮槽。塔塔釜采用用间接蒸蒸汽再沸沸器供热热,塔底底产品经经冷却后后送入贮贮槽。三、 设计说明明书3.1汽汽液相平平衡数据据表1 乙乙醇水溶液液体系的的平衡数数据液相中乙
8、乙醇的含含量(摩尔分分数)汽相中乙乙醇的含含量(摩尔分分数)液相中乙乙醇的含含量(摩尔分分数)汽相中乙乙醇的含含量(摩尔分分数)0.00.00.4000.61140.00040.05530.4550.63350.0110.1110.5000.65570.0220.17750.5550.67780.0440.27730.6000.69980.0660.3440.6550.72250.0880.39920.7000.75550.1000.4330.7550.78850.1440.48820.8000.8220.1880.51130.8550.85550.2000.52250.89940.89940
9、.2550.55510.9000.89980.3000.57750.9550.94420.3550.59951.01.0表2常压压下乙醇醇与水气气液平衡衡组成(摩摩尔)与与温度关关系 温度液相中乙乙醇的含含量(摩尔分分数)汽相中乙乙醇的含含量(摩尔分分数)温度液相中乙乙醇的含含量(摩尔分分数)汽相中乙乙醇的含含量(摩尔分分数)1000.00.081.5532.77359.22695.551.90017.00080.7739.66561.222897.21138.99179.8850.77965.66486.779.66643.77579.7751.99865.99985.3312.33847.
10、00479.3357.33268.44184.1116.66150.88978.77467.66373.88582.7723.33754.44578.44174.77278.11582.3326.00855.88078.11589.44389.4433.2 全塔物物料衡算算3.2.1 由质量量分数求摩摩尔分数数 乙乙醇相对对分子质量 MA=466.077g/mmol;水的的相对分分子质量量 MB=188.022 g/moll。 进料料、塔顶顶、塔底底质量分数数:=440%(wt%);=944%;=0.3%。= =00.20068= =00.000123.2.2 物物料衡算算进料平均均相对分子子
11、量:229.224kgg/k moll 进料量量:F=9.66moll/s总物料衡衡算 F=D+WW=9.6 mmol/s乙醇物料料衡算9.660.20668=0.85997DD+0.00112W联立解得得D=2.3mool/ss, W=7.33moll/s3.3、工工艺条件件及物性性数据计计算工艺条件件物性的的计算包包括:操操作压强强、温度度、平均均分子量量、平均均密度、液液体表面面张力、液液体黏度度及表格格。3.3.1操作温温度 为了考考察精馏馏塔内物物质的状状态性质质,需要要计算塔塔内各部部分的温温度具体体为:塔顶、进进料口、塔塔釡、精精馏段平平均温度度、提馏馏段平均均温度。 利用表表一
12、中数数据由拉拉格朗日日插值可可求得 :=822.955 CC (=00.20068):78.21 C (=00.85597):99.72C (=0.00112)精馏段平平均温度度 C;提馏段平平均温度度C。3.3.2 操作压压强乙醇、水水的饱和和蒸汽压压可以用用下式计计算:式中:pp为蒸气气压mmHHg;A、B、C为常数数;t为摄氏氏温度(C)物质名称称温度范围围t/ C安托尼常常数ABC乙醇-3015008.044494415544.3222.65水06008.100765517500.2886235.0水6011507.966681116688.211228.0表3:乙乙醇、水水安托尼尼常
13、数3.3.2.11 塔顶压压力: 788.211 CC,=0.85997由安托尼尼公式可可以计算算出该温温度下,100.813KPa, 44.075KPa假设该物物系为理理想物系系:92.885KPPa3.3.2.22 进料处处: CC,=0.20668同上,可可以计算算出该温温度下,121.240KPa, 53.396KPa67.4426KKPa3.3.2.33 塔釡: C, =0.00112222.9600KPaa, 1000.7765KKPa100.91KKPa3.3.2.44 精馏段段: 平均液相相组成:0.440388110.6355KPaa, 488.5447KPPa73.6618
14、KKPa3.3.2.55 提馏段段: C平均液相相组成:0.0053165.7866KPaa, 733.9666KPPa78.8832KKPa3.3.3 平均分分子量的的计算3.3.3.11 汽液相相组成计计算汽相组成成精馏段:0.661199提馏段: 0.331022精馏段平平均液相相组成分分别为00.40038 00.61119提馏段平平均液相相组成分分别为00.0553 00.311023.3.3.22 平均分分子量计计算精馏段: 提馏段段:4.3.3.4 平均密密度 用下式式计算密密度,混混合液密密度: 混合气气密度:。其中:aa为质量量分数,为平均相对分子质量不同温度度下乙醇醇和水的
15、的密度如如下表(表示乙乙醇,表表示水)温度/ C/kg/m3/kg/m3温度/ C/kg/m3/kg/m380735971.895720961.8585730968.6100716958.490724965.3表4:不不同温度度下乙醇醇和水的的密度3.3.4.11 求和温度下乙乙醇和水水的平均均密度C, =7334.442 kkg/mm3=9711.433kg/m3同理:C ,7222.933 kgg/m339644.388kg/m33.3.4.22 精馏段段和提馏馏段汽液液相密度度精馏段:液相:=8006.443kgg/m33汽相:=kg/m3提馏段:液相 =9225.6673kkg/mm3
16、气相 =kg/m33.3.5 混合液液体表面面张力 表5:乙醇醇、水的的表面张张力和温温度的关关系如下下表温度/C708090100乙醇的表表面张力力/ 110mNN/m1817.11516.2215.22水的表面面张力/ mmN/mm64.3362.6660.7758.88 塔顶 : tD=788.211C=00.85597,乙醇的表表面张力力:=117.3302mmN/mm水的表面面张力:=622.9004mNN/mmN/mm进料口:=0.20668乙醇表面面张力:=177.322mN/m水的表面面张力:=622.944mN/mmN/mm塔釡:C, =0.00112乙醇的表表面张力力:=1
17、15.223mNN/m水的表面面张力:=588.855mN/m58.880mNN/m精馏段的的平均表表面张力力提馏段的的平均表表面张力力3.3.6 液体黏黏度3.3.6.11 塔顶及及塔釜黏黏度 塔顶:=788.211 CC 、=0.85997, 可查得得在该温温度下,乙乙醇和水水的粘度度分别为为:0.48mmPa.s,0.336mPPa.ss0.46632mmPa.s塔釡:C 、=0.00112,同(a)可得得0.335mPPa.ss,0.228mPPa.ssmPa.s 3.33.6.2 精馏段段、提馏馏段及全全塔平均均黏度精馏段平平均粘度度:精馏段平平均液相相组成00.40038,可知平平
18、均温度度下,乙乙醇和水水的粘度度分别为为:0.46mmPa.s,0.335mPPa.ss。精馏段平平均粘度度:0.39944mmPa.s 提馏段段平均黏黏度提馏段平平均液相相组成00.0553,可知平平均温度度下,乙乙醇和水水的粘度度分别为为:0.38mmPa.s 00.311mPaa.s。提馏段平平均粘度度:mPa.s全塔平均均粘度:0.335411mPaa.s3.3.7塔的物物性数据据列表位置项目进料口塔顶塔釡精馏段提馏段操作压强强/kp67.442692.885100.9173.661878.8832温度/ C82.99578.22199.77280.55891.334平均分子量/kg/
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化工 原理 课程设计 乙醇 混合液 精馏塔 设计 DOC34 dedj
限制150内